水的硬度对赤铁矿反浮选的影响

史砚春　熊丽青

摘要：文章通过反浮选，对不同硬度的水条件下二氧化硅浮选特性、金属离子浓度以及pH值对浮选的影响进行探讨。试验表明，二氧化硅吸附钙镁金属离子会随着pH值的增大而升高，在具体的赤铁矿反浮选过程中，金属离子浓度越高，最佳pH值就越低，若水的硬度较大，可以通过降低氧化钙含量以及降低pH，保证反浮选顺利实施。

关键词：水硬度；赤铁矿；反浮选；影响分析 文献标识码：A

中图分类号：TD951 文章编号：1009-2374（2015）21-0164-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.082

1 试样

本文实验主要选择某厂混磁精矿中提取的矿样，经过水筛分析矿样的粒度，其中-300目占总数的78.8%，而-200目占总数的9.2%。

通过原子吸收光谱测定法，对水中离子浓度进行测定，可以将水的总硬度用下面公式表达：

水总硬度=Ca2+/20.04+Mg2+/12.16

根据水质的分析，能够确定浮选恶化的原因可能是由于水硬度升高导致。

通过XRD对样品进行分析，结果表明浮选矿样中主要成分为石英与赤铁矿。

关于药剂的制备。pH调整剂主要包括H2SO4以及NaOH；赤铁矿抑制剂选择苛化淀粉，关于苛化淀粉的配置，主要是在淀粉中加入20%的NaOH，在90℃的温度上保持一个小时，然后冷却后用水进行稀释，稀释后的浓度为5%；活化剂选用浓度为5%的二氯化钙。由于水中金属离子成分主要为镁、钙，同时镁离子、钙离子与活化石英性质存在很大的相似点，因此将这两种离子浓度之和作为活化剂的浓度值，将其表示为Me2+，添加浓度为5%的二氯化钙就能改变活化剂的浓度。采用皂化油酸作为阴离子捕收剂，皂化油酸的配置主要是在油酸中加入浓度为20%的氢氧化钠，最终的稀释浓度为10%。

2 试验方法

每次选用50g的矿样，在其中加入400mL的水，并将温度控制在40℃。在试剂中加入一定量的调整剂，保证pH值稳定，之后在其中加入氯化钙以及淀粉进行10分钟的搅拌，搅拌完成后加入捕收剂，再次搅拌5分钟。在实验过程中，补水必须使用纯净水。

本实验过程中采用反浮选的方式，将泡沫产品定义为尾矿，而将反浮选最终得到的产品定义为精矿。尾矿与精矿的品位系全铁品位TFe，经过原子吸收光谱进行测定。

对于pH值得测定，主要是通过pH仪，下文中提到的pH值，除了特别说明的以外，全都表示的是加入捕收剂待浮选时的pH值。浮选过程采用XFD0.5L的实验室浮

选机。

另外，上文中提高的尾矿中，还需要对相关的概念进行说明。其中泡沫产率=（W尾矿/W给矿）×100；二氧化硅回收率=（W尾矿中二氧化硅/W给矿中二氧化硅）×100；体系汇总的金属离子浓度=原体系中的钙离子+镁离子+新加入的钙离子。溶液中的金属离子浓度主要指的是实际测量得到的浓度。

3 试验结果

在使用现场不同pH值下进行反浮选试验，首先在水中加入0.4mL的二氯化钙，经过计算得出体系中金属离子浓度为5×10-3mol/L；然后将4mL的捕收剂加入其中，通过计算，得出捕收剂浓度为3.5×10-3mol/L。在整个实验过程中，泡沫状态如下图1所示：

在pH值为10.12时泡沫产出率最大，同时二氧化硅的回收率也最高。然而当pH值超过10.12后，泡沫产出率会随着pH值的增大而下降，同时二氧化钙的回收率也随之下降。

下图为不同pH值下浮选实验图：

如上图2所示，让pH值超过10.3时，二氧化硅的回收率开始下降，尾矿的品位比精矿品位要高。这就说明在这一pH值下，石英会受到抑制作用，赤铁矿中会有尾矿进入。pH值等于10.12时，泡沫的颜色变为黑色，矿体表面的张力变大，因此金属离子活化的石英会附着在气泡上；当pH值升高到10.52后，泡沫颜色会变淡，同时泡沫上附着的石英会变少；当pH值达到11.30时，会产生虚泡现象，此时将充气孔关闭，同时在搅拌槽中加入一定量的钙离子。pH值越高，金属离子的量越少，就会降低溶液中的金属离子浓度，造成捕收剂过量。一旦出现这种情况，就会抑制石英浮选。对于不同pH值条件，通过原子吸收光谱测定仪，对溶液中的钙镁离子浓度进行测定，结果可以用下表1表示：

在加入捕收剂搅拌后，利用可见光分光光度计对溶液的吸光度进行测定。根据上表1所示，pH值上升，溶液中金属离子的浓度就会降低。基于对溶度积的计算，在pH大于10时会发生Mg（OH）2沉淀现象，而不会发生Ca（OH）2沉淀。而钙离子浓度降低主要是由于赤铁矿以及石英的吸附作用。在pH值等于10.12以及11.48时，加入脂肪酸，溶液中的金属离子浓度会逐渐上升。同时pH值上升会影响溶液的透射率，pH值越大，溶液的透射率也就越大。在pH值较低的情况下，溶液中胶体更加稳定，浮选的效果也更加明显。

4 水的硬度对赤铁矿反浮选影响分析

4.1 pH对浮选的影响

不同硬度的浮选用水，当加入钙离子使得体系中金属离子浓度接近时，SiO2回收率最高时，对应的pH接近。当浮选体系中金属离子浓度高的时候（加入CaCl2多），最佳浮选状态对应的pH低。这就证明了钙镁离子活化石英的pH随活化剂浓度的增加而降低。

4.2 金属离子浓度对浮选的影响

对于赤铁矿油酸反浮选工艺来说，通常pH值条件都在11以上，通过对体系中金属离子的浓度，进行反浮选试验。下图3分别是现场用水以及自来水条件下，反浮选试验的结果图：

如上图3所示，两条曲线基本上处于重合状态，这就说明在金属离子浓度一定的情况下，如果水的硬度，浮选结果一致。另外，上图3中，体系中金属离子浓度如果太高，二氧化硅的回收率就会逐渐下降。这是由于金属离子过量就会消耗大量的脂肪酸，当体系中剩余的脂肪酸过少时，就会对浮选造成影响。

5 结语

经过本文中的实验说明：第一，体系中金属离子的浓度会对赤铁矿反浮选最佳pH值造成影响，对于钙镁离子活化石英体系来说，最佳pH值会随着金属离子浓度升高而变低；第二，pH值越高，金属离子的浓度就会降低，这主要是由于pH值升高后体系中会生成羟基化合物，另外pH值升高后金属离子会附着在石英上。第三，在赤铁矿反浮选过程中，如果金属离子浓度变大，为了保证反浮选继续进行，可以通过降低pH值的方式处理；第四，水的硬度越大，捕收剂用量也会增加。

参考文献

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[2] 刘文刚，魏德洲，崔宝玉，黄埔炎.新型捕收剂在赤铁矿反浮选中的应用[J].东北大学学报（自然科学版），2011，32（4）.

[3] 高伟.探究水硬度对赤铁矿反浮选的影响[J].自然科学，2013，35（17）.

（责任编辑：王 波）endprint